HU176777B - Device for reducing instruction execution time in computer of indirect addressed data memory - Google Patents

Description

A találmány tárgya berendezés utasítások végrehajtási idejének csökkentésére olyan számítógépben, melynek adatmemóriája indirekt címzésű, és ahol az adatmemória abszolút címének meghatározása egy címképző egységben történik egy bemeneti címnek megfelelően egy referencia memóriából kiolvasott alapcím és legalább egy címparaméter segítségével, amely címparaméternek elhelyezése egy regiszterben előzőleg, már az utasításmemóriából kiolvasott és a címparamétert tároló regiszterhez a cjmkiszámítást megelőzően továbbított utasítás hatására megtörtént.

A 365 093 sz. svéd szabadalmi leírásban egy számítógép rendszert ismertetnek, amelyben a különböző feladatok ún. funkció-blokkokba vannak elosztva, melyek mindegyike saját funkcióját egy önálló vezérlőprogramnak megfelelően tölti be. Egy adott feladatnak megfelelő utasítássorozat tartalmazhat egy másik funkció-blokk vezérlőprogramjában levő kiindulási pontra történő ugrást, hogy abban a funkcióblokkban egy feladat végrehajtását — pl. egy adatregiszter tartalmának kiolvasását — indítsa, majd egy ugrás következhet egy harmadik funkció-blokkhoz, hogy végbemenjen a kiolvasott adatnak egy olvasható közegre történő kiírása. Ez az adatblokkok közötti kommunikáció megköveteli, hogy a megfelelő vezérlőprogramok megcímezhessék a másik programban levő, éppen szükséges kiindulási pontokat, ami a hagyományos technikának megfelelően azt jelenti, hogy m/ndep egyes vezérlőprogrampt annak a környezetnek megfelelően írnak meg, amelyben annak működnie kell. Annak érdekében, hogy a rendszer-konfigurá2 ció változtathatóságának, új funkció-blokk bevezetésének és a meglevő funkció-blokkok változtatásának lehetőségét biztosítsák, és a lehető legnagyobb rugalmasságot érjék el, az említett szabadalmi leírásban olyan speciális címzési technikát ajánlanak, mely lehetővé teszi a változtatásokat anélkül, hogy azok befolyásolnák az ugrási címeknek megfelelően, indirekt úton érintett vezérlőprogramokat. Egy adott funkció-blokkhoz tartozó adatmemórián vagy adatmemória területen történő olvasást vagy írást magába foglaló program utasítás végrehajtása kapcsán meglehetősen hosszú idő szükséges a címképzéshez, mivel ez az idő mindig magába foglalja egy bemeneti címnek megfelelően végbemenő és a program utasítás által definiált referencia memóriából történő alapcím olvasását, amelyet aztán címképző egységben egy vagy több, valamely regiszter memóriától egy paraméter regiszterhez átvitt címparaméterrel kombinálnak. A címparaméterek olyan változók, melyeknek a regiszter memóriában történő elhelyezése egy, az utasításmemóriából származó korábbi utasítás végrehajtása kapcsán ment végbe, és melyeknek feladatuk, hogy meghatározzák a memória egy olyan területének adott részét, melyet egy, a referencia memóriából érkező alapcím választ ki. Egy olyan rendszerben, ahol sok ilyen írási és olvasási művelet megy végbe, nagy arányú hatékonyságnövekedés érhető el, ha a címképzési művelet által okozott várakozási időt sikerül csökkenteni.

A találmány szerinti megoldás lejtővé teszi, hogy a címképzés jóval a szóban forgó program utasítás végrehajtása előtt kezdődjék, miáltal a várakozási idő a leg több esetben megszűnik. A találmány tehát berendezés indirekt címzéses adatmemóriájú számítógépben az utasítások végrehajtási idejének csökkentésére, amely berendezésnek jelfeldolgozó egységeken át feldolgozó buszra csatlakoztatott indirekt címzéses adatmemóriája, alapcím tároló referencia memóriája és utasításmemóriája, továbbá a referencia memóriához és egy címparamétereket tároló memóriához csatlakoztatott címképző egysége van. A berendezést az jellemzi, hogy a referencia memóriához tartozó jelfeldolgozó egységben elhelyezett címképző egység a referencia memóriához bemeneti vezérlőáramkörön és sorbakapcsolt fokozatokból álló alapcím regiszteren keresztül van csatlakoztatva, az utasítás memória a feldolgozó buszhoz az utasítás memóriához tartozó jelfeldolgozóegységben elhelyezett, sorbakapcsolt tárolórekeszeket tartalmazó puffer memórián keresztül van csatlakoztatva, amely puffer memóriának első típusú utasítást jelző tárolóelemei és második típusú utasítást jelző tárolóelemei vannak, a második típusú utasítást jelző sorbakapcsolt tárolóelemekhez logikai áramkör van csatlakoztatva, és a bemeneti vezérlőáramkör csatlakozási vonalakon át a logikai áramkörhöz és a puffer memóriához van csatlakoztatva.

Egy előnyös kiviteli alakban az alapcím regiszter a sorba kapcsolt fokozatok számának megfelelő számú jelző tárolóelemet tartalmaz, amely fokozatok a bemeneti vezérlőáramkörhöz vannak csatlakoztatva, és az alapcím regiszter egyik kimenete a címképző egység címszámító áramkörének aktiváló bemenetére van csatlakoztatva. Célszerűen a címképző egységnek címparamétert tároló regisztere van.

A találmányt a továbbiakban egy kiviteli alakja segítségével, a mellékelt ábrák alapján ismertetjük, ahol az 1. ábra egy olyan számítógéppel vezérelt rendszer tömbvázlata, melyben a találmányt alkalmaztuk, a 2. ábra egy olyan tömbvázlat, amely az 1. ábra szerinti rendszer számítógépes központi feldolgozó egységében levő funkcionális egységeket mutatja, a 3. ábra a találmány szerinti berendezés egy kiviteli alakjának tömbvázlata.

Az 1. ábra egy főleg elektromechanikus elemekből álló TSH telefonrészt, OPE operátori készülékeket és IOE perifériákat csatlakoztató IOC illesztőegységet is magába foglaló I/O részt, és CPU központi feldolgozó egységből, DS adatmemóriából, RS referencia memóriából valamint PS utasításmemóriából álló CPS központi feldolgozó rendszert tartalmazó távközlési rendszert mutat. Egy ilyen típusú rendszer leírása az Ericsson Review 1976. évi 2. számában található.

A 2. ábra a CPU központi feldolgozó egységben levő központi CPB feldolgozó buszra csatlakozó funkcionális egységek közül mutat néhányat. A DS adatmemória DSB buszon és DSH jelfeldolgozó egységen át, a RS referencia memória RSB buszon és RSH jelfeldolgozó egységen át, a PS utasításmemória pedig PSB buszon és PSH jelfeldolgozó egységen át csatlakozik a CPB feldolgozó buszra. A IOC ilíesztőegység IOB buszon és IOH jelfeldolgozó egységen át, a MÍG mikroutasítás generátor pedig, melynek segítségével a különböző egységek közötti kommunikáció vezérlése történik, közvetlenül csatlakozik a CPB feldolgozó buszra. A találmány szerint bizonyos önálló funkciók végrehajtása érdekében az RSH és PSH jelfeldolgozó egységek között az alább részletesen ismertetett közvetlen összeköttetések is vannak.

A MÍG mikroutasítás generátor tartalmaz egy PROM memóriát, mely a PSH jelfeldolgozó egység által kibocsátható utasításoknak megfelelő mikroprogram sorozatokat tárolja. A mikroprogram sorozatok különböző számú mikroutasításból állnak, melyek mind tartalmaznak címet és adó ill. vevő funkcionális egységhez irányuló parancsot. Minden egyes sorozat magába foglal egy utasítást, mely elrendeli a következő utasításnak a PSH jelfeldolgozó egységtől a MÍG mikroutasítás generátorhoz történő átvitelét, mégpedig a sorozat befejeződése előtt. A PSH jelfeldolgozó egység segítségével a PS utasításmemóriából kiolvasott utasítások közül némelyik tartalmaz egy vagy több címparamétert. Egy címparaméter lehet olyan, hogy explicite kiválaszt egy bizonyos memória cellát vagy egy bizonyos regisztert a funkcionális egységek valamelyikében. Egy olyan utasítás esetén azonban, mely egy, a DS adatmemóriában történő írással vagy olvasással kapcsolatos, normális esetben szükség van az RS referencia memóriából kiolvasott alapcím segítségével meghatározott abszolút cím, valamint egy vagy több — a DSH jelfeldolgozó egységben levő címparamétereket tároló memóriából kiolvasott — cimparaméter meghatározására. A különböző utasítás sorozatok végrehajtása kapcsán ezeket a címparamétereket az említett memóriában helyezzük el — mint pl. az adatmemóriából történő olvasás esetén is —, és ezek különböző hosszúságú időtartamokra ott is maradnak, amíg egy későbbi utasítás sorozat végrehajtása meg nem változtatja ezeket a címparamétereket. Időközben a címparamétereket a korábbiaknak megfelelően az abszolút címek meghatározására használjuk. A találmány lehetővé teszi, hogy egy ilyen utasítás végrehajtásához szükséges abszolút cím meghatározása azelőtt megtörténjen, mielőtt az utasítás végrehajtására sor kerülne, és így nagyobb végrehajtási sebesség érhető el.

A találmány alapelve a 3. ábra szerinti kiviteli alak alapján érthető meg, ahol a DSH, RSH, PSH jelfeldolgozó egységek azon funkcionális elemei láthatók, melyek a leíráshoz szükségesek. A DSH, RSH és PSH jelfeldolgozó egységek a központi CPB központi feldolgozó buszra csatlakoznak HB1, HB2 ill. HB3 kommunikációs egységen keresztül, melyek segítségével a jelfeldolgozó egységek a MÍG mikroutasítás generátor révén egymástól függetlenül hívhatók. A megfelelő DS adatmemóriával, RS referencia memóriával és PS utasításmemóriával történő információcsere a HD, HR ill. HP illesztőegységek segítségével megy végbe. A PSH és RSH jelfeldolgozó egységek továbbá közvetlenül össze vannak kötve egymással a PR, RE és IA vonalak segítségével. Mint korábban említettük, a DSH jelfeldolgozó egység tartalmaz címparamétereket tároló RM memóriát, melyet a DS adatmemória abszolút címének meghatározásához használunk. Az RSH jelfeldolgozó egység tartalmaz egy címparamétert tároló PR' regisztert, mely a cím meghatározását megelőzően veszi az RM memóriától érkező címparamétereket, és egy BR alapcím regisztert, mely tartalmaz adott számú sorba kapcsolt RÍ, ... Ri fokozatot az alapcímek tárolására, és ugyanennyi számú, szintén sorbakapcsolt FI, ... Fi tárolóelemet jelzőbitek tárolására, ahol az RS referencia memóriától érkező alapcímek BA vonalon, egy jelzőbit pedig AG1 ÉS-kapun át érkezők, amely AG1 ÉS-kapu a HR illesztőegységgel együtt a BR alapcím regiszter bemeneti D vezérlőáramkörét alkotja. Az RSH jelfel dolgozó egység tartalmaz továbbá egy AC címszámító áramkört, melyben a DS adatmemória abszolút címének meghatározása adott algoritmusnak megfelelően történik, A AC címszámító áramkör és a PR' regiszter C címképző egységet képeznek. Az alapcím RS referen- 5 cia memóriából való kiolvasása az IA vonalon érkező bemeneti címnek megfelelően megy végbe, és a kiolvasást egy — az RE vonalon érkező — aktiváló jel indítja. A PSH jelfeldolgozó egységnek BM puffer memóriája van, mely tartalmaz a PS utasításmemóriából kiolvasott utasítások egymást követő, sorrendi tárolását biztosító sorbakapcsolt Wl, ... Wn tárolórekeszt, továbbá az utasításokat kísérő jelzések tárolására Al, Bl, ... An, Bn tárolóelemeket. A BM puffer memória és az RSH jelfeldolgozó egységben levő BR alapcím regiszter először be/először ki típusú, ami azt jelenti, hogy a bemenetre érkező információ ugyanolyan sorrendben kerül a kimenetre, amilyen sorrendben a beírás történt. A PSH jelfeldolgozó egység tartalmaz még BO regisztert, AG2 ÉS-kaput, OG VAGY-kaput és WO kódgenerátort. Az utóbbi feladata, hogy biztosítsa azokat az utasításokat, melyek a címparamétereknek az RM memóriától a PR' regiszterhez történő átvitelét indítják.

A program utasítás PS utasításmemóriából való kiolvasását a HP illesztőegység önállóan vezérli, ami azt jelenti, hogy az új utasítások Wn tárolórekeszbe történő továbbítása azonnal bekövetkezik, amint a megelőző utasítás Wm tárolórekeszbe való átírása megtörtént. Az átvitellel egyidejűleg a HP illesztőegység az utasítást két szempontból megvizsgálja: a) az utasítás a DS adatmemóriában írást vagy olvasást rendel-e el ? b) az utasítás olyan típusú-e, mely címparamétereket helyez el az RM memóriában? Ha az a) kérdésre adott válasz igen, akkor az An tárolóelembe „egyes” beírása következik, ha a b) kérdésre adott válasz is igen, akkor a Bn tárolóelembe is „egyes” íródik be. Amint az előző tárolórekeszek szabaddá válnak, az utasítások, a segédinformációikkal együtt, továbbléptethetők a BM puffer memóriában egészen addig a pozícióig, amíg azok el nem érik a Wl tárolórekeszt és az Al, Bl tárolóelemeket. Amikor a MÍG mikroutasítás generátorhoz egy végrehajtandó utasítás átjut az IO vonalon keresztül, akkor amennyiben a Bl tárolóelemben „egyes” tartalom található, az átkerül a BO regiszterbe, hogy jelezze, hogy a legutóbb végrehajtott utasítás olyan típusú volt, mely címparamétert helyez az RM memóriába.

Az An tárolóelemben levő információt az RE vonalon át az RSH jelfeldolgozó egységnek továbbítjuk annak érdekében, hogy jelezze az RS referencia memóriából való kiolvasásra vonatkozó igényt. Ha a BR alapcím regiszterben levő Ri fokozat szabad, akkor a BM puffer memória Wn tárolórekeszéből az IA vonalon keresztül kiolvasott bemeneti címnek megfelelő alapcím továbbítása BA vonalon megy végbe. Ha a PR vonalon az OG VAGY-kapu és a BO regiszter által kiképzett E logikai áramkörből egy „egyes” érkezik, akkor az AG1 ÉS-kapu aktív lesz és az Fi tárolóelembe egy jelzőbitet írunk be. Ez a jelzőbit feltétele az Ri fokozatban és az Fi tárolóelemben levő információ BR alapcím regiszterben való továbbításának. Amikor az információ eléri az RÍ fokozatot és az FI tárolóelemet, a jelzőbit a SCbemeneten keresztül aktiválja az AC címszámító áramkört és a cím kiszámítása a BR alapcím regiszter RÍ fokozatában tárolt alapcím és a PR' regiszterben tárolt címparaméter segítségével végbemegy. Az így kiszámí6 tott cím az AA kimenetre kerül, és a MÍG mikroutasítás generátor ennek segítségével hajtja végre a megfelelő utasítást, ha az elérte a BM puffer memória Wl tárolórekeszét. A PR vonalon érkező fent említett „egyes” feltétel jel csak abban az esetben kerül továbbításra a PSH jelfeldolgozó egység OG VAGY-kapujától, ha sem a Bl, ... Bm tárolóelemek, sem a BO regiszter nem tartalmaz „egyest”, ami azt jelenti, hogy a Wn tárolórekeszben tárolt utasítás címének kiszámítása érdekében nincs szükség címparaméter átvitelre. Ha az ábrázolt kivitelben a PR vonalon egy „nulla” érkezik, akkor az RS referencia memóriából a BR regiszterhez nem szabad több alapcímet kiolvasni, és egy időre a PS utasításmemóriából történő kiolvasást is le kell tiltani. A gyakorlatban ez úgy érhető el, hogy a Wn tárolórekesz tartalmának a Wm tárolórekeszbe való átírása és az An, Bn tárolóelemek tartalmának az Am, Bm tárolóelemekbe való átírása mindaddig nem történhet meg, amíg az RSH jelfeldolgozó egységtől egy visszajelzés nem érkezik, amely jelzi, hogy az RE vonalon indított kiolvasási művelet végrehajtható.

Címparaméter átvitel csak akkor történik, ha a PR' regiszterhez történő megelőző címparaméter átvitel óta az RM memória címparamétereiben változás léphet fel, és ezt az átvitelt — a kiviteli alaknak megfelelően csak akkor hajtjuk végre, ha az éppen végrehajtandó utasítás olyan típusú, mely a DS adatmemóriában történő írást vagy olvasást ír elő. Ennek az előfeltételnek megfelelően „egyes” található mind a BO regiszterben, mind az Al tárolóelemben, és ennélfogva az AG2 ÉS-kapu egy aktiváló jelet küld a HB3 kommunikációs egységhez. Ekkor ún. megszakítást hajtunk végre akkor, amikor a MÍG mikroutasítás generátor be akarja kérni a PSH jelfeldolgozó egységtől a következő utasítást, azért hogy kiolvasási művelet következzék a Wl tárolórekesz helyett a WO kódgenerátorból. A WO kódgenerátorból kiolvasott utasítás a MÍG mikroutasítás generátorban arra az utasítás sorozatra mutat rá, mely kiváltja az éppen aktuális — az abszolút cím kiszámításához szükséges — címparamétereknek az RM memóriától a központi CPB feldolgozó buszon keresztül a PR' regiszterhez való átvitelét. A mikroprogram sorozat hatására RR vonalon keresztül megtörténik a BO regiszter nullázása is, amely BO regiszter állapota a fentieknek megfelelően az egyik olyan feltétele annak, hogy a PR vonalon „egyest” kapjunk.

Claims (3)

1. Berendezés indirekt címzéses adatmemóriájú számítógépben az utasítások végrehajtási idejének csökkentésére, amely berendezésnek jelfeldolgozó egységeken át feldolgozó buszra csatlakoztatott indirekt címzéses adatmemóriája, alapcím tároló referencia memóriája és utasításmemóriája, továbbá a referencia memóriához és egy címparamétereket tároló memóriához csatlakoztatott címképző egysége van, azzal jellemezve, hogy a referencia memóriához (RS) tartozó jelfeldolgozó egységben (RSH) elhelyezett címképző egység (C) a referencia memóriához (RS) bemeneti vezérlőáramkörön (D) és sorbakapcsolt fokozatokból (Ri,___RÍ) álló alapcím regisz- teren (BR) keresztül van csatlakoztatva, az utasítás memória (PS) a feldolgozó buszhoz (CPB) az utasítás memóriához (PS) tartozó jelfeldolgozó egységben (PSH) elhelyezett, sorbakapcsolt tárolórekeszeket (An, Bn, Wn, ... Al, Bl, Wl) tartalmazó pufier memórián(BM) keresztül van csatlakoztatva, amely pufier memóriának (BM) első típusú utasítást jelző tárolóelemei (An, ... Al) és második típusú utasítást jelző tárolóelemei (Bn, 5 ... Bl) vannak, a második típusú utasítást jelző sorba kapcsolt tárolóelemekhez (Bn, ... Bl) logikai áramkör (E) van csatlakoztatva, és a bemeneti vezérlőáramkör (D) csatlakozási vonalakon (IA, RE, PR) át a logikai áramkörhöz (E) és a puffer memóriához (BM) van csat- 10 lakoztatva.

2. Az 1. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az alapcim regiszter (BR) a sorbakapcsolt fokozatok (Ri, ... RÍ) számának megfelelő számú jelző tárolóelemet (Fi, ... FI ) tartalmaz, amely fokozatok (Ri, ... RÍ) a bemeneti vezérlöáramkörhöz (D) vannak csatlakoztatva, és az alapcim regiszter (BR) egyik kimenete a címképző egység (C) cimszámitó áramkörének (AC) aktiváló bemenetére (SC) van csatlakoztatva.

3. Az i. vagy 2. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a címképző egységnek (C) címparamétert tároló regisztere (PR') van.